Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abgeben eines Druckmediums an wenigstens einer Verbraucherstelle mit einem einen Sollwert nicht übersteigenden Druck gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 7.
Aus der CH-A-609423 ist eine Einrichtung zum Injizieren eines Injektionsgutes in mehrere Bohrlöcher bekannt, bei der am Ausgang einer Verteilkammer, die mit einer Pumpeneinrichtung verbunden ist, in jeder abgehenden Leitung ein Durchflussregelventil und eine Messeinrichtung zum Messen des Druckes stromabwärts dieses Regelventils angeordnet ist. Die Messwertsignale werden einer Steuereinheit zugeführt, an welcher der in den abgehenden Leitungen gemessene Druck angezeigt wird. Die Steuereinheit erzeugt aufgrund der empfangenen Messwertsignale Steuersignale für die Durchflussregelventile. Die aus Kolbenpumpen bestehende Pumpeneinrichtung fördert nun das Injektionsgut mit sich rasch ändernden Drücken. Durch die Verteilkammer werden diese Druckschwankungen wohl etwas ausgeglichen, doch ist der Druck des durch die Druckmesseinrichtungen strömenden Injektionsgutes noch immer erheblichen Schwankungen unterworfen. Das hat zur Folge, dass wegen der sich mit dem Druck ebenfalls rasch ändernden Messwertsignale eine genaue Druckanzeige und ein entsprechendes Steuern der Durchflussregelventile mit Schwierigkeiten verbunden ist. Diese Schwierigkeiten werden noch grösser, wenn auf eine druckausgleichende Verteilkammer verzichtet wird und die Zuleitungen zu den Bohrlöchern direkt an die Pumpeneinrichtung angeschlossen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die es erlaubt, auch bei sich stark änderndem Druck des von der Pumpeneinrichtung geförderten Druckmediums jederzeit sicherzustellen, dass der Druck des der Verbraucherstelle zugeführten Druckmediums in keinem Zeitpunkt einen maximal zulässigen Wert übersteigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 7 gelöst.
Die von der Druckmesseinrichtung gelieferten Messwertsignale ändern sich dem Druckverlauf im Druckmedium entsprechend dauernd. Aus diesem Grund lassen sich die Messwertsignale nicht direkt zur Erzeugung von Regelsignalen für die Pumpeneinrichtung verwenden. Durch Untersuchung der innerhalb bestimmter Zeitperioden auftretenden Messwertsignale auf den während jeweils einer Zeitperiode höchsten Druckwert hin wird ein für diese Zeitperiode repräsentative Druckgrösse erhalten. Durch Vergleich dieser Druckgrösse mit dem auf entsprechende Weise für eine oder mehrere vorangegangene Zeitperioden ermittelten Druckzustand wird dann eine Istgrösse erzeugt, welche für den nachfolgenden Istwert - Sollwert-Vergleich Verwendung findet. Durch die auf diese Weise erfolgende Regelung der Pumpeneinrichtung wird der Druck des Druckmediums an der Verbraucherstelle trotz sich dauernd änderndem Förderdruck so eingeregelt, dass ein Maximalwert nie überschritten wird.
Vorzugsweise wird die Istgrösse jeweils aus dem für eine Zeitperiode ermittelten höchsten Druckwert und der in der vorangegangenen Zeitperiode ermittelten Istgrösse abgeleitet.
Um den tatsächlich an der Verbraucherstelle. herrschenden Druck des Druckmediums möglichst genau zu_ erhalten, wird der Druck dieses Druckmediums vorteilhafterweise im Bereich der Verbraucherstelle gemessen.
Im Folgenden wird anhand der Zeichnung die Erfindung näher erläutert. Es zeigt rein schematisch :
In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung zum Zubringen eines Injektionsmediums zu einer in einem Bohrloch 1 liegenden Injektionsstelle 2 dargestellt. Das Injektionsgut wird in einem Mischer 3 aufbereitet und einem mit einem Rührwerk versehenen Vorratsbehälter 4 zugeführt. Aus diesem Vorratsbehälter 4 wird das Injektionsmedium mittels einer Pumpeneinrichtung 5 über eine Zuleitung 6 zur Injektionsstelle 2 gefördert. Das aus dem Auslass 7 der Zuleitung 6 austretente Injektionsmedium wird auf bekannte Weise in das das Bohrloch 1 umgebende Material eingepresst.
Die Pumpeneinrichtung 5 . weist einen Förderkolben 8 auf, der mittels eines regelbaren Hydraulikantriebes 9 in Richtung des Pfeiles A hin- und herbewegt wird. Wie das bei derartigen Kolben- bzw. Plungerpumpen bekannt ist, wird das Injektionsmedium mit sich stark ändernden Drücken durch die Zuleitung 6 gefördert.
Die Injektionsstelle 2 ist auf bekannte Weise mittels eines Packers 10 abgedichtet. Von der Injektionsstelle 2 aus gesehen hinter dem Packer 10 befindet sich in der Zuleitung 6 eine Druckmesseinrichtung 11, welche einen mit dem Innern der Zuleitung 6 in Strömungsverbindung stehenden Messgrössenumformer 12 aufweist. Bezüglich Aufbau und Wirkungsweise der Druckmesseinrichtung 11 wird auf die gleichzeitig auf die Anmelderin eingereichte europäische Patentanmeldung Nr. 81 106472.4 (EP-A-0047878) verwiesen. Die vom Messgrössenumformer 12 erzeugten, dem Druck in der Zuleitung 6 entsprechenden elektrischen Messwertsignale werden über eine Signalleitung 13 einer Steuer-und Anzeigeeinheit 14 zugeführt, in der auf noch zu beschreibende Weise diese Messwertsignale verarbeitet werden. Die Steuer- und Anzeigeeinheit 14 ist mit einem Linienschreiber und einer Anzeigeeinheit 16 versehen. In der Steuer- und Anzeigeeinheit 14 werden auf ebenfalls noch zu beschreibende Weise Regelsignale erzeugt, die über eine Signalleitung 17 einem Stellglied 18 zugeführt werden, das auf an sich bekannte Weise eine Regelung der Fördermenge und des Druckes der Pumpeneinrichtung 5 bewirkt.
In Figur 2 ist in Form eines Blockschaltbildes die Einrichtung zum Verarbeiten der Messwertsignale und zum Erzeugen von Regelsignalen dargestellt.
Da für die Druckmessung das Zweileitersystem angewendet wird, ist der Messgrössenumformer 12 mit einem Speisegerät 19 für einen Zweileiterumformer verbunden. Die vom Messwertumformer -12 über die Signalleitung 13 zugeführten Messwertsignale gelangen über einen Messverstärker und Signalwandler 20 zu einer Signalauswerteeinheit 21. Diese Signalauswerteeinheit 21 ist ausgangsseitig einerseits mit dem Linienschreiber 15 und der Anzeigeeinheit 16 und anderseits mit einem Vorverstärker 22 verbunden. An diesen Vorverstärker 22 ist eine Reglereinheit 23 angeschlossen. Ueber den Vorverstärker 22 ist die Reglereinheit 23 weiter an einen Sollwerteingabeteil 24 angeschlossen. Der Ausgang der Reglereinheit 23 ist über die Signalleitung 17 mit dem Stellglied 18 verbunden.
Die Arbeitsweise der Regeleinrichtung ist wie folgt :
Der Vergleichswert, der für die Herleitung der Istgrösse benützt wird, entspricht der Istgrösse, die auf die beschriebene Weise für die vorangehend untersuchte Zeitperiode ermittelt wurde. Die jeweils hergeleitete Istgrösse kann beispielsweise dem ermittelten höchsten Druckwert oder dem Vergleichswert entsprechen, je nachdem welcher dieser Werte grösser ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine Istgrösse gebildet wird, die dem Mittelwert aus dem höchsten Druckwert und dem Vergleichswert entspricht.
Stellt die Signalauswerteeinheit 21 aufgrund eines Vergleiches der neuermittelten Istgrösse und der vorgängig erhaltenen Istgrösse fest, dass im Injektionsmedium eine Druckänderung erfolgt ist, so überwacht die Signalauswerteeinheit 21 diese Druckveränderung während einer bestimmten Zeitspanne, um feststellen zu können, ob diese Druckänderung tatsächlich eingetreten ist oder nur auf eine kurzzeitig wirkende Einflussgrösse zurückzuführen ist.
Falls die festgestellte Druckänderung als echt erkannt worden ist, wird die entsprechende Istgrösse von der Signalauswerteeinheit 21 nach einer Verstärkung im Vorverstärker 22 der Reglereinheit 23 zugeführt. Die von der Signalauswerteeinheit 21 erzeugte Istgrösse dient weiter zur Registrierung und Anzeige des Druckes durch den Linienschreiber 15 und die Anzeigeeinheit 16.
Im als 3-Punkt-Regler arbeitenden Reglerteil 23 erfolgt ein Vergleich der von der Signalauswerteeinheit 21 erhaltenen Istgrösse mit einer Sollgrösse, die im Sollwerteingabeteil 24 eingegeben und im Vorverstärker 22 verstärkt worden ist. Aufgrund dieses Istwert- Sollwert-Vergleiches erzeugt der Regierteil 23 auf an sich bekannte Weise Regelsignale, die über die Signalleitung 17 dem Stellglied 18 zugeführt werden. Letzteres wirkt nun auf ebenfalls bekannte Weise im Sinne einer Regelung des Druckes und der Fördermenge auf die Pumpeneinrichtung 5 ein.
Der mittels des Sollwerteingabeteils 24 eingegebene Sollwert, der dem maximal zulässigen Druck des Injektionsmediums an der Injektionsstelle entspricht, kann eine konstante Grösse sein oder sich nach einem vorgegebenen, beliebigen zeitlichen Verlauf ändern.
Auf die vorbestehend beschriebene Weise wird nun sichergestellt, dass das an der Injektionsstelle 2 aus der Zuleitung 6 austretende Injektionsmedium in keinem Zeitpunkt einen Druck aufweist, der grösser ist als der maximal zulässige Druck. Da während jeder Zeitperiode die Istgrösse, welche während der vorangehenden Zeitperiode ermittelt wurde, gleich bleibt, ist eine ablesbare Anzeige und Registrierung des Druckes möglich. Zudem wird dadurch ein Schwingen des Reglerteils 23 vermieden.
Werden von einer Pumpeneinrichtung 5 mehrere Bohrlöcher 1 mit Injektionsgut versorgt, so erfolgt die Regelung der Pumpeneinrichtung ähnlich wie auf die beschriebene Weise. Es versteht sich, dass die Pumpeneinrichtung 5 auch anders als wie dargestellt ausgebildet sein kann.